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基于空调建筑室内颗粒物控制的过滤器效率研究

刘亮  
【摘要】:由于我国许多城市大气雾霾的频频爆发,人们越来越关注室内的颗粒物污染问题,而在颗粒物污染中,目前评价的指标是PM10和PM2.5。同时,中央空调系统承担着控制室内空气品质的任务,其通过内部安装的过滤器对送风气流中的颗粒物进行过滤,所以,在现今室外颗粒物浓度较高的情形下,研究空调过滤器对建筑室内颗粒物,特别是颗粒物PM10和PM2.5的控制有重要意义。 现有的空气过滤器大多是按计数效率进行的标定,而颁布的室内、外空气质量标准对PM10、PM2.5给出的均是计重浓度,由此导致了过滤器的设计计算效率与过滤器选型之间的矛盾。此外,我国现有标准并未对室内细颗粒物PM2.5的质量浓度做出规定。因此,无法针对控制室内PM10和PM2.5浓度进行过滤器的选型。 本文针对以上问题,通过理论和实验两个主要部分对课题展开了研究。具体的研究方法和主要结论如下: 理论研究:(1)建立室内颗粒物浓度模型,通过实例校核了已有规定的空调送风气流中PM10浓度限值是否能满足室内PM10浓度限值的要求;(2)讨论了室内PM2.5的浓度限值,给出了建议标准值,并结合建立的颗粒物浓度模型,计算出空调送风气流中PM2.5的浓度限值;(3)根据送风气流中和室内PM10、PM2.5的浓度限值,通过计算得到了中央空调系统过滤器理论匹配关系;(4)绘制了过滤器效率匹配线算图和新、回风过滤器对主过滤器影响程度图,针对不同室外条件和新风比,给出了新、回风过滤器效率的调控建议。 实验研究:(1)搭建了滤料性能测试实验台,测试了现有滤料在不同滤速下对PM10、PM2.5计重效率及相应的阻力值;(2)应用最小二乘法对实验数据进行了拟合,得到了滤速与效率、阻力的关系曲线,并计算出工程应用滤速范围内,各级别滤料效率值和阻力值;(3)分析了滤速与过滤效率、阻力之间的关系,对各级别滤料的应用滤速给出了建议。(4)汇总各级别滤料在其工程应用滤速下的效率和阻力范围,针对PM10和PM2.5的过滤效率绘制成图。 最后,将理论研究和实验研究相结合,通过分析和对比,得到了针对不同形式的空调系统,不同工况下,满足室内PM10和PM2.5浓度要求的过滤器级别匹配关系。 主要结论: (1)给出PM2.5的室内建议标准浓度值35μg/m3,在此标准浓度值下,空调送风气流中PM2.5质量浓度应≤26.3μg/m3。 (2)增大新、回风过滤器的效率可缓解主过滤器的负担;随着新风比S和室外颗粒物浓度的增大,新风过滤器效率对主过滤器效率的影响程度逐渐增大。 (3)当新风比S≤15%,室外PM10浓度≤0.85mg/m3时,调高回风过滤器效率对缓解主过滤器的负担更有效;当新风比S≤15%,室外PM2.5浓度≤0.20mg/m3时,调高回风过滤器效率对缓解主过滤器的负担更有效。 (4)建议应用G1~G4级别范围滤料时,减小滤速至1.9m/s左右,应用F5级别的滤料时,增大滤速至0.77m/s左右,以提高过滤效率。 (5)建议在选用较高级别的滤料时,尽可能将滤速控制在较小的范围之内;各滤料的阻力特性曲线基本呈一条上扬的弧线。 (6)绘制了各级别滤料在其工程应用滤速下,对PM10、PM2.5的过滤效率及相应的阻力范围图;得到了不同形式空调系统,过滤器的级别匹配选型表。


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